山东省临沂市普通高中2023-2024学年高一下学期4月学科素养水平监测物理试题（原卷版+解析版）

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注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图为某次足球比赛过程中运动员踢出“香蕉球”的情境示意图。足球在空中运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 合外力方向沿运动轨迹切线方向
B. 速度方向指向运动轨迹的凹侧
C. 加速度方向指向运动轨迹的凹侧
D. 一定是匀变速曲线运动
2. 下列有关生活中圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（ ）
A. 汽车穿越泥泞道路后加速运动时，车轮上沾的泥巴被甩掉，是因为泥巴受到离心力的作用
B 火车弯道外高内低，火车转弯时如果车速低于设计速度，火车轮缘将挤压外轨
C. 汽车通过拱桥最高点时，汽车速度越小对桥的压力就越小
D. 小朋友荡秋千每次摆到最低点时都处于超重状态
3. 一同学在桌面的白纸上匀速划一道竖直线，如图所示。在划线的过程中另一位同学水平向右加速抽动了白纸，白纸上的划痕图样可能是（ ）
A. B.
C. D.
4. “夸父一号”卫星是由中国太阳物理学家自主提出的综合性太阳探测专用卫星，主要用于观察太阳的“一磁两暴”现象。2022年10月9日，“夸父一号”卫星发射升空，卫星顺利进入距离地面约720km的太阳同步晨昏轨道。而我国空间站“天和核心舱”在距离地面高度约为389km的轨道稳定运行。“夸父一号”卫星和“天和核心舱”绕地球的运行轨道都近似为圆轨道，下列说法中正确的是（ ）
A. 在相同的时间内，“夸父一号”卫星轨道半径扫过的面积和“天和核心舱”轨道半径扫过的面积相等
B. “夸父一号”卫星运行周期比“天和核心舱”运行周期大
C. “夸父一号”卫星的加速度比“天和核心舱”的加速度大
D. “夸父一号”卫星运行线速度比“天和核心舱”运行的线速度大
5. 一射箭运动员在某次训练时，在同一位置先后以不同的初速度水平射出a、b两只箭，两只箭分别射入水平地面上的M点和N点，a箭与地面的夹角为45°，b箭与地面的夹角为30°，如图所示。不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A. b箭的初速度较小
B. a箭飞行的时间较长
C. a箭射入地面时的速度大于b箭射入地面时的速度
D. a、b两只箭水平位移之比为
6. 如图，用一轻质细绳系着质量为m的小球在竖直面内做圆周运动。小球恰好通过最高点时速度大小为v，由于空气阻力影响，小球通过最低点时的速度大小变为2v。已知重力加速度为g，则小球通过最低点时受到绳的拉力大小为（ ）
A. 2mgB. 3mgC. 4mgD. 5mg
7. 如图为某种型号自行车的传动装置示意图，大齿轮通过链条带动小齿轮转动，后轮随小齿轮一起转动。已知大齿轮的齿数为36，小齿轮的齿数为16，小齿轮的半径为5cm，后轮半径为30cm，A为大齿轮边缘的点，B为小齿轮边缘的点，C为后轮边缘上的一点，关于自行车传动过程下列说法正确的是（ ）
A. A、B、C三点的线速度大小之比为9∶9∶24
B. A、B、C三点的角速度大小之比为9∶4∶4
C. A、B、C三点向心加速度大小之比为4∶9∶54
D. 若某同学骑该自行车使大齿轮每分钟转20圈，则自行车行驶的平均速率约为0.62m/s
8. 科学家对于外太空的探测脚步一直未停止，近期在距离地球200光年发现了一“超级地球”行星K2-155d，研究表明其表面有可能存在液态水，所以科学家期待深入探索K2-155d的生命迹象。已知绕行星K2-155d运动的卫星公转周期为月球绕地球公转周期的p倍，绕行星K2-155d运动的卫星轨道半径为月球绕地球轨道半径的q倍，行星K2-155d半径为地球半径的n倍。并且地球表面的重力加速度为g，忽略行星K2-155d和地球的自转，则质量为m的小球在行星K2-155d表面的重力为（ ）
A. B. C. D.
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球土壤样品返回地球，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。返回器从月球返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则有关嫦娥五号返回器的变轨运动下列说法正确的是（ ）
A. 返回器在轨道II上经过P点时的速度大于返回器在轨道I上经过P点时的速度
B. 返回器在轨道II上运动经过P时点火向前喷气减速才能进入轨道III
C. 返回器在轨道III上运动到P点时的加速度大于返回器在轨道I上运动到P点时的加速度
D. 返回器在轨道III上运行的周期大于返回器在轨道II上运行的周期
10. 如图所示，一小球从加速滑道的不同位置由静止滑下，到达A点后会以不同的速度水平飞出，分别落在坡道的M、B和N点。已知坡道AB和BC倾斜角均为45°，并且M为AB的中点，M、N两点在同一水平面上。不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A. 三次在空中飞行时间之比为1:2:1
B. 三次的水平初速度大小之比为1::3
C. 落在M点的速度方向和落在B点的速度方向相同
D. 落在N点时的速度方向恰好垂直斜坡BC
11. 如图甲所示，轻杆一端固定一小球，另一端绕O点在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，当小球运动的角速度ω逐渐增大时，得到F—ω2图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 当地的重力加速度大小为bR
B. 小球的质量为
C. 时，杆对小球的弹力大小为
D. 若，则杆对小球弹力大小为3a
12. 如图所示，一质量为m的小球用两个长度均为L的轻质细绳系着，两根绳另一端分别固定在竖直转轴上的a、b两点，a、b两点之间的距离也为L。当转轴以一定角速度ω转动时，两绳均处于伸长状态，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 要保证两绳均处于伸长状态，竖直转轴的最小角速度为
B. 当竖直转轴的角速度增大到一定程度时，绳1可以变为松弛状态
C. 两绳均处于伸长状态时，绳1上的张力与绳2上的张力差值恒定
D. 当竖直转轴的角速度为时，绳2上的张力大小等于mg
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）关于该实验的一些做法，合理的是 。
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 每次释放小球的位置可以不同，只要斜槽末端切线保持水平即可
C. 每次必须等距离下降挡板记录小球位置
D. 建立坐标系时，以小球运动到斜槽末端端口上方的球心位置作为坐标原点
（2）某同学在实验中，描出了小球抛出后的几个轨迹点，用平滑的曲线连接，取点A为坐标原点，建立如图乙所示坐标系，g取9.8m/s2。根据图像可知小球的初速度大小为______m/s（结果保留两位有效数字）。
（3）另一同学选取抛出点球心位置为坐标原点建立y-x直角坐标系，在轨迹上选取间距较大的几个点并测出其坐标值，重新建立直角坐标系y-x2并绘出了图象如图丙所示。已知重力加速度为g，该小球初速度大小为__________（结果用g、a和b表示）。
14. 某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需的向心力F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系。实验时，将铝球或者钢球分别放在短槽的C处和长槽的A或B处，转动手柄，通过左右两侧塔轮漏出的标尺，可以得到两小球的向心力大小之比。A到左塔轮中心的距离与C到右塔轮中心的距离相等，B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍（如图乙所示）；左右塔轮每层半径之比自上而下分别是1∶1、2∶1和3∶1（如图丙所示）。已知钢球质量为铝球质量的3倍，请回答下列问题：
（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的 方法；
A. 理想实验法B. 等效替代法C. 控制变量法D. 演绎法
（2）在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持 相同；
A. ω和rB. ω和mC. m和r
（3）当我们在乙图中选择左塔轮1和右塔轮b，在丙图中选择A进行实验，研究的应该是_________之间的关系（选填“F与m”、“F与r”或“F与ω”）；
（4）在乙图中选择左塔轮2和右塔轮b，在丙图中选择C进行实验，左塔轮漏出标尺长度和右塔轮漏出标尺的长度之比为 。
A. 1∶4B. 2∶3C. 2∶9D. 4∶9
15. 2023年11月23日，空军“双20”编队接运在韩志愿军烈士遗骸回家，机场安排最高礼仪“过水门”为英雄接风洗尘，向英烈致以最崇高的敬意。如图，相距L=120m的两辆消防车以一定的初速度斜向上喷出水柱，两水柱在距离地面高度为h=30m的最高点相接形成水门，重力加速度g=10m/s2，不考虑风力及其他阻力。求：
（1）水柱从射出到最高点的运动时间；
（2）水柱初速度v0的大小和方向。
16. 2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下中国人的印迹。天问一号探测器着陆火星前，在火星表面高h的圆轨道上稳定运行，已知火星半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，地球表面重力加速度为g，火星的半径为R，万有引力常量为G。求：
（1）火星的平均密度；
（2）天问一号探测器在火星表面高h的圆轨道上运行的周期。
17. “疯狂大转盘”在游乐场中是很常见的娱乐设施。现在简化模型平面图如图所示，大转盘的最大半径为R，大转盘转动的角速度ω从0开始缓慢的增加。大转盘上有两位游客A和B，分别位于距转盘中心和R处。为保证安全，两游客之间系上了一根轻质不可伸长的安全绳。游客和转盘之间的最大静摩擦力为游客自身重力的k倍，两游客的质量均为m，且可视为质点，重力加速度为g。求：
（1）当绳子开始出现张力时，转盘的角速度ω0；
（2）当转盘的角速度增加到时，游客A受到转盘的静摩擦力大小；
（3）游客A、B相对转盘保持静止，安全绳上的最大张力。
18. 高台滑雪以其惊险刺激而闻名，运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性。如图所示为滑雪轨道一段简化图，运动员经过A点时速度水平，经过B点恰好沿切线方向进入一段半径为25m的光滑圆弧轨道BC，在C点调整姿态后飞出，腾空落到倾角为30°的斜坡轨道CD上。已知运动员的质量为60kg，A、B两点的高度差为20m，水平距离为30m，B、C两点在同一水平面上（即运动员经过B、C两点速度大小相等），不考虑空气阻力，重力加速度为10m/s2，在C处调整姿态只改变速度方向，不改变速度大小，斜坡CD足够长。求：
（1）运动员经过A点的速度大小；
（2）运动员在B点时对轨道的压力大小；
（3）运动员调整姿态，使其在斜坡上的落点距C点最远，则在C点飞出时的速度方向及落点到C点的最远距离。